[山东大学]电路分析基础第一章概论-电路分析基础

第1章电路的基本概念及基本定律电路分析基础是高职、高专电类各专业的一门专业技术基础课程。

《电路分析基础》阐述了电路的基本概念、基本定理及其基本分析方法，是从事任何电类专业学习和工作的人员普遍要学习和掌握的、必不可少的知识。

本章介绍的内容是贯穿全书的基本理论基础，要求在学习中给予足够的重视。

本章的学习重点：●电路模型的概念和理想电路元件的概念；●电压、电流参考方向的概念及其与实际方向之间的联系，电功率的概念；●理想的无源元件、有源元件的概念；●基尔霍夫电流、电压定律的深刻理解和应用；●电路“等效”概念的建立及其电路“等效”的基本方法；●直流电路中电位的计算及其负载上获得最大功率的条件。

1．1 电路和电路模型1、学习指导（1）电路的组成和功能电路通常由电源、负载、中间环节三大部分组成。

电路分有两种类型：电力系统的电路功能是实现电能的传输、分配和转换；电子技术的电路功能是对电信号进行传递、变换、储存和处理。

（2）电路模型电路理论是建立在一种科学的抽象——“电路模型”的概念和基础上进行阐述的。

所谓电路模型，实际上是由一些理想电路元件构成的、与实际电路相对应的电路图。

对工程实际问题进行分析和研究时，我们往往在一个实际电路给定的情况下，首先对该电路进行模型化处理，并使模型电路的性状和实际电路的性状基本相同或十分逼近，然后借助于这种理想化的电路模型，对实际电路的问题进行分析和研究。

利用电路模型分析和研究实际电路是一种科学的思维方法，也是工程技术人员应具备的业务素质之一。

（3）理想电路元件理想电路元件是电路模型中不可再分割的基本构造单元并具有精确的数学定义。

理想电路元件也是一种科学的抽象，可以用来表征实际电路中的各种电磁性质。

例如“电阻元件”表征了电路中消耗电能的电磁特性；“电感元件”表征了电路中储存磁场能量的电磁特性；“电容”元件则表征了电路中储存电场能量的电磁特性。

实际电路中的实体部件上发生的电磁现象往往是复杂的、多元的，如电阻器、电炉等设备，它们除了具有消耗电能的特性外，还有磁场和电场方面的特性，分析时若把它们的全部电磁特性都表征出来既有困难也不必要。

第一篇 电路分析基础【本篇介绍】该篇介绍电路分析的基本概念、基本理论、基本方法和基本定律。

该部分是电路分析的基础。

通过该部分的学习，使同学们掌握分析电路的基本知识与方法，为今后学习和工作打下基础。

第一章 电路的基本概念及基本定律1.1 教学目标本章教学主要目标是让学生掌握电路分析的一些基础知识—基本概念和基本定律。

在基本概念中要明确如何将实际电路转化为电路模型？电路分析中的基本变量有哪些？掌握电路分析的基本定律—基尔霍夫定律和欧姆定律，为学习后面各章打下基础。

1.2 教学内容（1） 电路模型（2） 电路基本变量（3） 基尔霍夫电压定律（KVL ）、基尔霍夫电流定律（KCL ）和欧姆定律 （4） 电路元件1.3 重点、难点指导1.3.1 电路模型。

电路模型就是把实际电路器件构成的电路进行抽象得出来的模型，俗称电路图。

对实际电路进行模型化处理的前提是：假设电路中的基本电磁现象可以分别研究，并且相应的电磁过程都集中在各理想元件内部进行。

即所谓的电路理论的集中化假设。

集中参数元件的主要特点是：元件外形尺寸与其正常工作频率所对应的波长而言小很多。

1.3.2 电路基本变量电路分析中的基本变量为电流、电压和功率，其中tt q t i d )(d )(=)(d )(d )(t q t w t u =)()(d )(d )(t i t u tt w t p ==在应用这些变量分析电路问题时，一定要注意以下三个问题：1. 在电路图中所用到的电流或电压，一定要先设定参考方向，这是求解电路的前提，否则所得结果的正、负值没有意义。

2. 一定要搞清楚某支路上电流和电压方向是关联还是非关联参考方向。

否则无法列出方程。

如图1-1所示，对于网络N 2而言，u 和i 方向是关联的；对于网络N 1而言，u 和i 方向是非关联的。

3. 在计算元件（或网络）的功率时，若u 和i则功率ui p =若u 和i 方向非关联，则功率应写为图1-1 参考方向示例ui p −=若p >0，则说明该元件（或网络）吸收功率；若p <0，则说明该元件（或网络）产生功率。

第一章电路的基本概念和基本分析方法1．1．1 电压、电流的参考方向以及它们的表示方法实际方向：在物理课程中学习电流、电压、电动势和电功率等电量的时候，只考虑其大小，而不考虑其方向。

实际上电路中电流和电压的方向是客观存在的，电流的方向规定为正电荷运动的方向，电压的方向规定为电场力对正电荷做功的方向，亦为电位降低的方向。

参考方向(正方向)：当在分析较为复杂的直流电路时，往往事先不易确定某支路中电流和电压的实际方向，另外，对交流电路而言，电流或电压的方向都在随时间的变化而改变，因此，为了便于分析和计算电路，首先要对待求的电流或电压人为选定一个参考方向，或称为正方向。

如果计算结果的数值为正，说明实际方向与参考方向相同，如为负，则说明实际方向与参考方向相反。

参考方向的表示方法：电流的参考方向一般用箭头表示，也可用双下标表示，例如在图1.1(a)中，L ab=I，I ba=－I；电压的参考方向一般用参考极性“＋”和“－”表示，或用箭头表示，也可以用双下标表示，例如在图1．1(b)中，U ab=U，U ba=－U。

1．1．2 电路元件及其伏安特性所提及的电路元件一般都是理想电路元件，理想电路元件是一种严格的数学定义，它反映了实际元件的主要电磁特性，而忽略了其次要电磁特性。

电路元件分为无源元件和有源元件两大类，无源元件包括电阻R、电容C和电感L。

其中，电阻元件是耗能元件，其伏安特性满足欧姆定律；电容和电感元件都是储能元件，它们的伏安特性为微分关系。

有源元件又分为独立电源和受控电源，独立电源的特性是其输出端电压或输出的电流是确定值，与外接元件无关，独立电源包括理想电压源U s和理想电流源I s。

受控电源的输出具有理想电源的特性，但是其参数却受到其他支路电压或电流的控制。

按照受控电源所表现出的电源特性以及控制量的不同，它分为四种类型，即：电压控制电压源(VCVS)、电压控制电流源(VCCS)、电流控制电压源(CCVS)和电流控制电流源CCCS。